1、电工学电工学(第六版第六版)下册下册 电子技术电子技术 秦曾煌秦曾煌 主编主编高等教育出版社高等教育出版社 2019.72019.7前言前言前言前言前言前言第第1414章章 二极管和晶体管二极管和晶体管14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性+4惯性核惯性核价电子价电子图图14-1(a)硅和锗的简化原子模型硅和锗的简化原子模型14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性图图14-1晶体共价键结构平面示意图晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电
2、特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性BA空穴空穴自由电子自由电子图图14-2晶体共价键结构平面示意图晶体共价键结构平面示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4C共价键共价键14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性图图14-3 N型半导体晶体结构示意图型半导体晶体结构示意图+4+4+4+4+4+4+4+4+4共价键共价键掺入五价原子掺入五价原子在 室在 室温下就温下就可以激可以激发成发成自自由电子由电子掺入五
3、价掺入五价原子占据原子占据Si原子位置原子位置14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性空位空位A图图14-4 P型半导型半导体晶体结构示意体晶体结构示意图图+4+4+4+4+4+3+4+4+4共价键共价键空位吸引邻近原空位吸引邻近原子的价电子填充，子的价电子填充，从而留下一个空穴。从而留下一个空穴。在在P型半导体中，型半导体中，空穴数等于负离子空穴数等于负离子数与自由电子数之数与自由电子数之和和，空穴带正电，空穴带正电，负离子和自由电子负离子和自由电子带负电，整块半导带负电，整块半导体中正负电荷量相体中正负电荷量相等，保持电中性。等，保持电中性。14.1 14.1 半导体的导电特性
4、半导体的导电特性14.1 14.1 半导体的导电特性半导体的导电特性14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性如图所示，如图所示，电源的正极接电源的正极接P区，负极接区，负极接N区，这种区，这种接法叫做接法叫做PN结加正向电结加正向电压或正向偏置。压或正向偏置。PN结导结导通，产生正向电流通，产生正向电流14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性14.2 PN14.2 PN结及其单向导电特性结及其单向导电特性(a)(a)点接触型点接触型 二极管的结构示意图二极管的结构示意图14.3 14.3 二极管二极管(3)平面型二极管平面型二极管(2)面接触型二
5、极管面接触型二极管(4)二极管的代表符号二极管的代表符号(c)(c)平面型平面型阴极阴极引线引线阳极阳极引线引线PNP 型支持衬底型支持衬底(b)(b)面接触型面接触型阳极阳极阴极阴极14.3 14.3 二极管二极管14.3 14.3 二极管二极管14.3 14.3 二极管二极管14.3 14.3 二极管二极管二极管的伏安特性曲线二极管的伏安特性曲线（b b）2CP10-202CP10-20的的伏安特性曲线伏安特性曲线iD（mA）uD（V）012-100-20020406080-20-10-30（uA）7520（c c）2AP152AP15的的伏安特性曲线伏安特性曲线iD（mA）uD（V）00
6、.4-40-80204080-0.2-0.1-0.3600.814.3 14.3 二极管二极管14.3 14.3 二极管二极管(a)二极管理论伏安特性二极管理论伏安特性正向正向特性特性CDoBAUBRuDiD反向反向击穿击穿特性特性反向反向特性特性14.3 14.3 二极管二极管考虑正向压降的等效电路考虑正向压降的等效电路uDiDoDUDKUDuDiDoDK理想二极管等效电路理想二极管等效电路 例1 图中的R和C构成一微分电路。当输入电压u1如图 中所示时，试画出输出电压u0的波形。设uc(0)=0。14.3 14.3 二极管二极管例2 在图中，输入端A的电位VA3v，B的电位VB0v，求输出
7、端y的电位VY。电阻R接负电源12v。14.3 14.3 二极管二极管14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管UIOUZIZ UZ IZIZM（b）正向正向反向反向阴极阴极阳极阳极（a）+-14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管ZZZIUrrZ越小，表示稳压作用越好。越小，表示稳压作用越好。V168.88)2050(1000071 14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管RzUzDzI+-U+-稳压管电路14.4 14.4 稳压二极管稳压二极管 UUZ时，稳压管击穿时，稳压管击穿RUUIZ 必须适当选择必须适当选择R值，使值，使得得IIZM。R称为限流电阻。称为限流电阻。3AX313DG63
8、AD6(a)外形示意图14.5 14.5 晶体管晶体管NNPcbeSiO2绝缘层(b)NPN硅管结构图NcbePN型锗铟球铟球(c)PNP锗管结构图14.5 14.5 晶体管晶体管c集电极b基极集电区NP基区发射区N集电结发射结e发射极(b)NPN型ebc14.5 14.5 晶体管晶体管c集电极b基极集电区PN基区发射区P集电结发射结e发射极(a)PNP型ebc14.5 14.5 晶体管晶体管14.5 14.5 晶体管晶体管RbVBBVCCRciBiCbecNPNuBEuCEiEuBC+iBiCiEECEBRbNPN(a)载流子运动情况载流子运动情况iEniEpiBEiCnICBO14.5 1
9、4.5 晶体管晶体管iBEiEiCEICBOiEiBRbEBECiC(b)各极电流分配情况各极电流分配情况 晶体管中的电流晶体管中的电流14.5 14.5 晶体管晶体管CBEIIIiBiEiCEICBOiEiBRbEBECiC(b)各极电流分配情况IC b bBI14.5 14.5 晶体管晶体管 IC b bBICEOCII BI I=0当当 时时,VBBVCCbceiCiE(a)NPN型VBBVCCbceiCiE(b)PNP型NPN型和型和PNP型晶体管电路的差别型晶体管电路的差别14.5 14.5 晶体管晶体管-+-+_UCEUBEUCEUBEbceiBiEiCuBCuCEuBE+-+-+
10、-NPN型晶体管的电压和电流参考方向型晶体管的电压和电流参考方向14.5 14.5 晶体管晶体管AVVmAiBiCEBRW1RbRW2ECuCE+uBE-+-测量测量NPN管共射特性曲线的电路图管共射特性曲线的电路图14.5 14.5 晶体管晶体管CEuBEBufi)(IB(mA)UBE(V)0.20.40.60.80.020.040.060.080UCE=0V1V5V3DG4的输入特性的输入特性2014.5 14.5 晶体管晶体管14.5 14.5 晶体管晶体管BiCECufi|)(14.5 14.5 晶体管晶体管iC(mA)uCE(V)iB=00.2mA200.4mA0.6mA0.8mA1
11、.0mA放放大大区区饱和区饱和区1002030403DG4的输出特性的输出特性510 15 20 25 30 3550截止区截止区14.5 14.5 晶体管晶体管bceIBICUBC 0UCEUBE 0+-+-+-cebIB=0IC 0UBC ICEO则则 BCii b b14.5 14.5 晶体管晶体管b常数CEBCuiib静态电流(直流)放大系数动态电流(交流)放大系数AICBO(a)NPN管V14.5 14.5 晶体管晶体管CBOCEOII)1(b b AbceICEO(a)NPN管管14.5 14.5 晶体管晶体管IC IB IE=IC+IC(1+)ICbb14.5 14.5 晶体管晶
12、体管14.5 14.5 晶体管晶体管 有正向电流流过时，发出一定波长范围的光，目前的发光二极管可以发出从红外到可见波段的光，它的电特性与一般二极管类似。它的光谱范围是比较窄的，其波长由所使用的基本材料决定。常用作显示器件，工作电流在几个毫安至几十毫安。14.6 14.6 光电器件光电器件 反向电流随光照强度的增加而上升；其反向电流与光照成正比。是将光信号转换成电信号的常用器件。0I/AU/VE1-5-10-50E2E1E=0E2伏安特性曲线伏安特性曲线14.6 14.6 光电器件光电器件光电二极管的外形和符号14.6 14.6 光电器件光电器件 照度E的强弱来控制集电极电流。无光照时，ICEO为暗电流；有光照时，IC为光电流；ecuCE(V)iC(mA)0PCM输出特性曲线输出特性曲线E=0E4E1E2E3ICEO14.6 14.6 光电器件光电器件E
